[发明专利]铝硅酸盐强化玻璃及其制备方法

说明书

本发明涉及一种铝硅酸盐强化玻璃及其制备方法。所述铝硅酸盐强化玻璃，采用NaNO₃和KNO₃混合熔盐对铝硅酸盐玻璃进行一步强化；以重量百分比计，所述铝硅酸盐玻璃的组成包括：53％～64％的SiO₂、23％～28％的Al₂O₃、4％～7％的Li₂O、1.5％～5.5％的Na₂O、0.01％～0.8％的K₂O、1％～5％的MgO、3.5％～6％的B₂O₃以及0.4％～3％的ZrO₂。该铝硅酸盐强化玻璃较传统的强化玻璃具有更为优异的机械性能，能够通过粗糙地面跌落、环套环测试以及四点弯曲强度测试等特殊性能测试，同时热膨胀系数更低。

技术领域

本发明涉及玻璃制造技术领域，特别是涉及一种铝硅酸盐强化玻璃及其制备方法。

背景技术

手机在今天已成为日常生活中的必需品，平板电脑也逐渐普及，各种带有触摸屏面板的设备在各行业也得到了广泛应用。近几年，随着移动互联网5G通讯技术和无线充电技术的发展，越来越多的手机开始使用双面玻璃的设计。同时，手机为了追求薄型化、窄边框等差异化、个性化设计理念，越来越多的手机采用了3D曲面的盖板或背板设计。

广大的手机终端用户依然不满足于简单的抗跌落性能、抗划伤性能和抗落球冲击性能，这些传统的性能测试往往不适用于日常的使用环境。例如，手持手机高度1.6米，跌落在粗糙地面上(与光滑地面的跌落高度破碎高度相比较，粗糙地面的跌落破碎高度衰减50％以上，砂纸颗粒度越大，高度降低得越显著)；手机放置于背包中，与钥匙或者其他坚硬的物品发生反复的撞击等；应用于3D曲面时的弯曲性能等。因此，手机制作厂商又进一步提出了几种特殊的性能测试方法，例如：手机整机跌落于不同颗粒度的砂纸地面上，反复跌落直至破碎的高度；环套环测试、四点弯曲强度等。

而当传统化学强化工艺生产的盖板玻璃进行上述几种特殊的性能测试以后，其性能结果和性能稳定性大部分都不够理想。

传统的盖板玻璃制备方法可例如对高铝玻璃采用一步离子交换工艺进行强化，主流的高铝玻璃组成范围以质量百分数计大致为：55％～70％的SiO₂、12％～23％的Al₂O₃、13％～16％的Na₂O、0％～5％的K₂O、2％～6％的MgO、0％～5％的B₂O₃、0～2％的ZrO₂。由于氧化铝含量高，其本身强度高于普通钠钙玻璃，同时其离子交换能力也较强，主要应用于电子产品的保护盖板和保护贴片玻璃等，具有较高的可见光透过率。上述高铝玻璃在温度为390℃～450℃的纯硝酸钾熔盐中进行2h～8h的离子交换后，表面压应力(CS)一般达到650MPa，应力层深度(DOL)在30μm。在此基础上，若延长离子交换时间至8h以上，其应力层深度可增大至60μm附近，但依然远远达不到期望值(如100μm以上)，而且表面压应力值相应降低，并容易导致强化后玻璃表面形成难以去除的富碱层，进而形成微裂纹缺陷，严重影响保护盖板的整体强度。因此，该一步法离子交换化学强化工艺对玻璃的性能提升存在瓶颈。